基于改进格子玻尔兹曼方法的砰击涌浪模拟

针对船舶与落石入水砰击涌浪灾害问题,采用浸入式边界-格子玻尔兹曼方法对二维楔形块入水涌浪问题进行了研究。从格子玻尔兹曼方法、基于流体体积法(VOF)的自由液面模型以及浸入式边界法的原理出发,阐述了其可以用来模拟有自由液面的流固耦合问题的理论基础,并优化了界面格子处浸入式边界力的求解方法。采用此方法模拟了楔形块体入水抨击实验,通过对模拟的块体速度与位置和实验结果进行比较,两者吻合良好,论文此方法模拟有自由液面的流固耦合问题具有较好的可行性。

低雷诺数下近自由液面圆柱流致振动数值模拟与机理

采用嵌入格子-玻尔兹曼方法和自由液面模型的XFlow软件对低雷诺数Re=100下近自由液面圆柱垂向流致振动问题开展数值模拟与机理研究。根据圆柱涡脱落特性和圆柱周围液面形态将浸没比h∈[0,5]和弗劳德数Fr∈[0.3,2]的参数空间划分为6种不同的流态,研究不同流态下圆柱振动特性和振动-涡脱落-自由液面耦合作用。结果表明,圆柱振幅和振动频率都随自由液面的靠近而降低,而当自由液面非常靠近圆柱时,尾迹状态从绝对不稳定性转为对流不稳定性,圆柱与自由液面之间形成的射流状流动附着在圆柱表面上,抑制了涡脱落过程,导致圆柱不再振动。